Curiosités d'empennage

[Gilles131]

Suite à un excellent article paru dans les Cahiers du RSA sur la portance/déportance empennage , je reçois d'un expert ayant soufflé pas mal d'avions légers au CEAT les remarques suivantes:

- Sur un DR400 centré à 33%, non seulement la portance empennage est positive mais il s'avère qu'en palier (n=1), la valeur de cette portance est pratiquement indépendante de l'incidence (ou de la vitesse...)

- Selon certains, la déportance d'empennage entrainerait une trainée d'équilibrage négative: l'empennage pousserait l'avion!
Quelles conditions de principe y faut-il, quelle incidence sur le bilan global? Z'avez une heure.

[THEO]

Merci mille fois, Gilles31, de nous avoir trouvé un sujet qui devrait facilement nous occuper jusqu'au 11 mai.

ça devrait faire vingt pages mini.

Quant à moi, ne niant pas toutefois l'intérêt de la chose, je ne ferai que lire les messages, parce que cela dépasse largement mes compétences de pilotaillon lambda.

[Richard78]

Pareil pour moi, je ne ferai pas la moindre remarque, même si le ridicule ne tue plus ...

Je prends ma chaise longue, m’installe sur la terrasse, au soleil, il fait très beau dans le Nord en ce moment, c’est pourquoi on ne peut voler sans doute et j’attends de lire les réponses ...

[Splitcat]

On avait fait un projet quand j'étais à l'école, et c'est assez marrant parce qu'il amènait justement à une trainée négative :
https://i.gyazo.com/1f0cf441394a35098fc ... 33f6a1.png
Cela consister à souffler de l'air devant le profil d'aile.
https://i.gyazo.com/4533817d875517ad5e4 ... d22a38.png
Grosse diminution de trainée, voire trainée négative, et portance à peine réduite.

Seul problème : il faut être capable d'injecter de l'air à 100m/s sur une fente minuscule.

[Philippe PONS]

Excellente question Gilles, mes méninges s’ennuyaient un peu.
Pour le DR400 et la portance positive de l’empennage en croisière, il parait que oui. Par contre pour la traînée négative de l’empennage qui pousse l’avion, mes méninges (que je désapprouve) ont eu une idée géniale: mettre plein d’empennages à traînée négative pour remplacer le moteur. Bilan carbone excellent.
Autre possibilité: faire une cloche pour faire changer de sens à la traînée de l’empennage mais en DR400...
Je retourne me confiner, ça vaut mieux.

[Delépine]

Mon empennage est toujours porteur.
En revanche je n'ai pas observé qu'il fasse rouler l'avion tout seul au sol.

Pour la traînée négative de l'empennage c'est facile. C'est comme les vélos de course qui roulent derrière un truc, là, une moto puissante qui crée une dépression derrière elle avec une grande plaque verticale. Un derny ?

A part cela je vois un moyen consistant à donner à l'empennage horizontal un allongement supérieur à celui de l'aile. Ça ne poussera pas, mais la traînée totale baissera, ce qui fera croire à Gilles que ça pousse.

[Gilles131]

Mon empennage est toujours porteur.
En revanche je n'ai pas observé qu'il fasse rouler l'avion tout seul au sol.

C’est normal, puisqu’il est toujours porteur.
Tu as mal lu la question.

[Delépine]

Un jour avec mon appareil dont l'empennage est toujours porteur je me suis posé sur un terrain où il n'y avait que deux personnes, un vieil instructeur et un jeune élève en avionnette. Comme j'avais besoin d'essence j'ai attendu que l'instructeur ait fini le cours théorique qu'il faisait et qui portait précisément sur la condition d'équilibre longitudinal.
Ensuite, le jeune élève admirant mon appareil (forcément) me demande d'un ton un peu amusé, un peu goguenard, et devant son instructeur, si j'ai pris soin en concevant de fixer mon centre de portance en arrière de mon centre de gravité.
Qu'on juge de mon embarras...

[Delépine]

Mon empennage est toujours porteur.
En revanche je n'ai pas observé qu'il fasse rouler l'avion tout seul au sol.

C’est normal, puisqu’il est toujours porteur.
Tu as mal lu la question.

Ne cherche pas à avoir toujours raison parce que tu as amélioré l'ATL.
Mon troisième paragraphe répond à ta question.

[Delépine]

J'ai la réponse attendue.
Quand en palier l'empennage est déporteur, c'est qu'il affiche avec son profil biconvexe symétrique un calage à piquer alpha.
Il tend donc à glisser sur la pente alpha ; s'il pèse un poids P il est donc entraîné vers l'avant par la composante de la pesanteur P x sinus alpha. C'est cette valeur qui tire l'avion en avant, équivalant à une traînée négative.

Toutefois la condition n'est pas suffisante. Il faut aussi que l'aile présente un allongement infini pour avoir une déflexion nulle. Sinon, avec une déflexion sur l'empennage, on a une déportance comme attendu, mais on l'a même à calage d'empennage alpha de zéro degré, si bien que la composante P sinus alpha est nulle, et il n'y a pas d'effet de traction vers l'avant.

C'est le Pr Shadoko qui m'a enseigné la physique.

[Gilles131]

Tiède

[robur]

Suite à un excellent article paru dans les Cahiers du RSA sur la portance/déportance empennage , je reçois d'un expert ayant soufflé pas mal d'avions légers au CEAT les remarques suivantes:

- Sur un DR400 centré à 33%, non seulement la portance empennage est positive mais il s'avère qu'en palier (n=1), la valeur de cette portance est pratiquement indépendante de l'incidence (ou de la vitesse...)

-

A- Cm0 = 0
Le moment au foyer voilure permet d'écrire que la portance de l'empennage vaut : K ( 0.33-0.25 ) Mg
Comme les variations de M et de g restent lentes,l'affirmation est pratiquement vraie...

B-Cm0 non nul , ( cas du DR400 ).
La portance de l'empennage doit équilibrer :  K ( 0.33-0.25 ) Mg  + K2 . Cm0. q
( q est la pression dynamique ) .
L'affirmation du souffleur d'avions légers me semble fausse....

  

[Gilles131]

A- Cm0 = 0
Le moment au foyer voilure permet d'écrire que la portance de l'empennage vaut : K ( 0.33-0.25 ) Mg
Comme les variations de M et de g restent lentes,l'affirmation est pratiquement vraie...

Toutafé.
On ne parle pas des variations de masse ni d'altitude géopotentielle (seul le Concorde a été conçu en en tenant compte), mais de variation de la vitesse, en palier.
Pour un profil symétrique (Cmo nul), la portance d'empennage Fe vaut mg x Lv/Le, indépendamment de l'incidence donc de la vitesse.

B-Cm0 non nul , ( cas du DR400 ).
La portance de l'empennage doit équilibrer :  K ( 0.33-0.25 ) Mg  + K2 . Cm0. q
( q est la pression dynamique ) .
L'affirmation du souffleur d'avions légers me semble fausse....

Son affirmation n'est qu'une constatation: si la théorie ne correspond pas, c'est qu'elle est fausse, ou au moins incomplète.
La réalité est un peu plus complexe puisque l'on souffle un avion complet, avec une hélice et un fuselage très dissymétrique (il faut caser la tête des pilotes, avec un pare-brise pour qu'ils voient devant).
Dans le cas du DR400, le Cmo mesuré de l'avion entier est très faible: on n'est pas loin de la théorie précédente.

Que se passe-t-il avec un profil dissymétrique? (ignorons là aussi le fuselage et l'hélice pour simplifier)



Si on remultiplie les coefficients par 1/2 ρ S V² pour avoir des efforts, on retrouve les portances voilure et empennage du cas précédent, mais avec en plus le moment dû au Cmo non nul, qui vaut 1/2 ρ S V² l Cmo, piqueur et proportionnel au carré de la vitesse. (C'est exactement ce qu'écrit Robur ci-dessus)
Quand on augmente la vitesse en palier, la diminution d'incidence compense l'augmentation de V² pour la portance, mais pas pour le moment au foyer voilure: son coefficient est constant et ne diminue donc pas avec l'incidence.

Et l'on constate qu'en palier plus on vole vite moins l'empennage est porteur (ou plus il est déporteur), bien que le manche soit plus avant!
Au décrochage on a le manche arrière et l'empennage est très porteur (ou très peu déporteur)
A la vitesse max en palier on a le manche avant et l'empennage est très peu porteur (ou très déporteur)
Curieux, non?


Bon, et l'empennage déporteur pousseur, alors?

[Max89000]

Au risque de me faire traiter de béotien hors sujet, puis-je demander quels avantages le profil de profondeur en T apporte-t-il et si cela a une relation avec toute cette intéressante démonstration ?
Max, pas doué pour les études théoriques

[PhM]

Un tel sujet aurait dû faire réagir Luc Lion ! Mais que fait-il ?